本方向针对西部生态脆弱区煤炭开采生态减损与修复难题，通过研究覆岩-地表生态采动损伤传导机理、采动损伤控制与源头减损方法、采煤沉陷区地表生态损伤自修复机理与促进方法、煤基固废生态利用理论与方法等内容，为西部生态脆弱区煤炭开采与生态修复协调发展提供理论支撑。

1. 关键科学问题

（1）矿区地表生态自修复机理

研究揭示西部生态脆弱矿区长周期高强度煤炭开采地表生态要素（水、土和植被）的影响机理和边界，确定煤炭开采地表生态自修复阈值；识别浅层土壤水、植被根系微环境、土壤理化性质影响关键因子，揭示其恢复周期，提出地表均匀沉降区内自修复区域界定方法，得到地表裂缝动态发育机理和深度、宽度和密度等参数，研究裂缝周边水分和土壤理化性质演化机理。为矿区地表生态自修复促进技术提供理论支撑。

（2）煤炭开采-覆岩-地表损伤规律及传导机理

分析煤炭开采后覆岩破断、回转和运动特征及受力状态，研究覆岩结构对覆岩裂隙发育规律及其上覆岩土层破坏的影响机理，综合考虑埋深、采高及开采工艺参数等因素，明确开采后覆岩结构、采动裂隙及地表形变间的关键影响因素及其权重排序，探究“覆岩逐层破断-拱形扩展-松散层随动沉降”采动损伤自下而上传导的内在联系和作用机制，为煤矿开采覆岩及地表损伤源头减损与系统修复提供理论支撑。

2．主要研究内容

（1）煤炭开采地表生态自修复机理及促进方法研究

针对西部生态脆弱矿区地表生态破坏严重及自修复机理不清的难题，研究采煤沉陷区水土环境（土壤水、土壤理化性质、微生物量及酶活性等）损伤演化规律及植被生态损伤响应特征，揭示地表生态损伤及自修复机理，构建地表生态自修复能力评价体系和方法，提出采煤沉陷区自修复范围的界定方法，形成西部生态脆弱区煤炭开采地表生态自修复及促进基础理论体系，为西部采煤塌陷区地表生态精准修复与分区治理提供科学依据。

（2）煤炭开采损伤控制与源头减损理论与技术研究

针对西部矿区高强度开采引发的地表损伤难题，结合典型工作面煤炭开采工艺特点与采矿地质条件，研究煤炭开采-覆岩-地表损伤传导规律、开采工艺参数与岩土层损伤程度的对应关系、采动损伤传导力学模型、采动损伤评价体系等，揭示不同开采条件下覆岩（基岩层、松散层）损伤传导机制，探索以低生态损害为理念的开采损伤评价与减损方法，形成适用于西部生态脆弱区煤炭高强度开采损伤控制与源头减损基础理论体系，为西部矿区煤炭绿色低碳发展提供科技支撑。

（3）煤基固废生态利用理论与方法及技术研究

针对西部矿区煤矸石、粉煤灰等大宗固废资源化处置问题，系统研究煤基固废材料基本性能与分质分类生态利用途径，研发煤基固废土壤基质制备方法，评估煤基固废回填复垦生态环境风险，开发煤基固废回填复垦环境风险控制技术，形成适用于西部矿区的煤基固废生态复垦综合利用理论与方法体系。